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某同學利用a所示實驗裝置

 發布時間：2021-02-07 08:13:34

⑴ （12分）某同學利用如圖甲所示的實驗裝置測量重力加速度。 ①請指出該同學在實驗操作中存在的兩處錯誤：

①打點計時器應該接交流電源（3分）；開始時重物應該靠近版打點計時器（3分）（其他說明權若正確也給分）；② (3分)；9.4（3分）

⑵ 某同學用圖（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恆定律．已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，當地重力加速

（1）由
v
t
2
=
x
t
可知重物速度的大小
v B
=
h C
-h A
2T
=
(86.59-70.99)×0.01
2×0.02
m/s=3.90m/s
（2）設重物質量為m，OB對應的下落過程中，重力勢回能減少量為△
E p減
=mgh B =7.70m，動能增答加量為
△E k增
=
1
2
mv 2B
=7.61m，在誤差允許范圍內，可以認為相等，因此驗證了機械能守恆定律．
故答案為（1）3.90
（2）驗證了機械能守恆定律，因為在誤差范圍內，重力勢能減少量等於動能增加量．

⑶ 某同學用圖（a）所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律：（1）通過實驗得到如圖（b）所示的a-F圖象，造成這一結

（1）當拉力F等於0時，小車已經產生力加速度，故原因是平衡摩擦力回時平衡摩擦力過大，在平答衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角偏大．
（2）對整體分析，根據牛頓第二定律得，a=

mg
M+m
，
則繩子的拉力F=Ma=
mg
1+
m
M
，
當M＞＞m，即砝碼和盤的總質量遠小於小車和小車上砝碼的總質量時，砝碼和盤的總重力在數值上近似等於小車運動時受到的拉力．
所以為了便於探究、減小誤差，應使小車質量M與砝碼和盤的總質量m滿足M＞＞m的條件．
（3）根據刻度尺的示數可知△x=sDG-sAD=3.90cm-2.10cm=1.80cm，
兩計數點之間還有四個點未畫出，所以時間間隔為T=0.1s，
代入公式△x=aT2可以求出加速度為：a=
0.0180
0.09
＝0.20m/s2．
故答案為：（1）偏大；（2）M＞＞m；（3）0.20．

⑷ （1）某同學利用如圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規律．物塊在重物的牽引下開始運動，

①根據某段的平均速度等於中時刻的速度，則有：v5=

x46
2T
=
0.1101+0.0900
0.2
=1.00m/s
②由紙帶可知，計數點7往後做內減速運容動，根據作差法得：
a=
x9?11?x7?9
(2T)2
=
(0.0660+0.0460)?(0.106+0.0861)
(2×0.1)2
=-2.00m/s2．
在減速階段產生的加速度的力是滑動摩擦力和紙帶受的阻力，所以計算結果比動摩擦因素的真實值偏大．
故答案為：1.0，2.0，偏大．

⑸ 某同學利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規律。物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地

（1）6，7（2）1.00，1.20（3）2.00

⑹ （1）某同學利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規律．物塊在重物的牽引下開始運動，重

①從紙帶上的數據分析得知：在點計數點6之前，兩點之間的位移逐漸增大，是加速運動，在計數點7之後，兩點之間的位移逐漸減小，是減速運動，所以物塊在相鄰計數點6和7之間某時刻開始減速；
②v 5 =
x 46
2T
=1.00m/s
v 6 =
x 57
2T
=1.20m/s
③由紙帶可知，計數點7往後做減速運動，根據作差法得：
a=
0.046+0.066-0.0861-0.1060
0.04
=-2.00m/s 2 ．所以大小為2.00m/s 2 ．
測量值與真實值比較，測量值偏大，因為實驗中存在阻力，比如：沒有考慮紙帶與打點計時器間的摩擦；沒有考慮空氣阻力等．
（2）、①從圖中讀出金屬絲的直徑為d=1.5mm+27.5×0.01mm=1.775mm


②因測量金屬絲的電阻率電流不能太大，電流表應選A 1 ；待測電阻的電壓約為2V，所以電源選擇E 1 ；
電阻值較小，電流表應用分壓式，電路圖如圖所示
故答案為：（1）①6，7；②1.00，1.20；③2.00，偏大
（2）①1.775（1.773～1.775均正確）；②A 1 ，E 1 ，電路如圖所示

⑺ （6分）某同學利用圖（a）所示實驗裝置即數字化信息系統獲得了小車加速度a與鉤碼的質量m的對應關系圖，如

（1）非線性（2）存在摩擦力（3）調整軌道傾斜度以平衡摩擦力遠小於小車質量內

⑻ 某同學利用如圖所示的實驗裝置探究測量重力加速度大小．（1）該同學開始實驗時情形如圖甲所示，接通電源

（1）打點計時器接了直流電；重物離打點計時器太遠．
（2）勻變速直線運動某段時間內內的平均速度容等於中間時刻的瞬時速度．所以v E =
x DF
t DF
=
(h 5 -h 3 )f
2

根據mgh=
1
2
mv 2 -
1
2
mv 0 2 ，得v 2 =2gh+v 0 2 ，知圖線的斜率表示2g，
所以2g=18.8，則g=9.4m/s 2 ．
故答案為：（1）①打點計時器接了直流電；②重物離打點計時器太遠．
（2）
h 5 - h 3
2
f，9.4

⑼ 某同學利用圖甲所示實驗裝置及數字化信息系統獲得了小車加速度a與鉤碼的質量m的對應關系圖，如圖乙所示，

（1）根據該同學的結果得出a-m圖線是曲線，即小車的加速度與鉤碼的質量成非線性關系；
（2）從上圖中發現直線沒過原點，當a=0時，m≠0，即F≠0，也就是說當繩子上拉力不為0時，小車的加速度為0，所以可能的原因是存在摩擦力．
（3）若利用本實驗來驗證「小車質量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比」的結論，並直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實驗中應採取的改進措施是：
①調節軌道的傾斜度以平衡摩擦力，即使得繩子上拉力等於小車的合力．
②根據牛頓第二定律得，整體的加速度a=

mg
M+m
，則繩子的拉力F=Ma=
mg
1+
m
M
，知鉤碼的質量遠小於小車的質量時，繩子的拉力等於鉤碼的重力，所以鉤碼的質量應滿足的條件是遠小於小車的質量．
故答案為：（1）非線性；
（2）存在摩擦力；
（3）調節軌道的傾斜度以平衡摩擦力；遠小於小車的質量．

⑽ 某同學用如圖a所示的實驗裝置研究小車在光滑斜面上 勻加速下滑的運動規律．先從斜面高處靜止釋放小車，隨

（1）根據圖象可抄知，

s
t
=1.66m/s，且t=0.4s，因此物體與感測器間距S=0.66m；
（2）由圖象知
s
t
與t成線性關系，
s
t
與t的函數關系式是
s
t
=kt+b，
某個時刻
s
t
的大小表示該時刻的瞬時速度，
根據圖象可知感測器開啟瞬間即t=0時刻的物體運動的速度v0=1.3m/s
（3）某個時刻
s
t
的大小表示該時刻的瞬時速度，所以圖象的斜率是物體的加速度大小
a=
△v
△t
=0.90m/s2．
故答案為：（1）0.66m（0.65-0.67均可）
（2）1.3m/s
（3）0.90m/s2．

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